C++学习笔记（三）-----【内联函数】

和尚爱梳头

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分类专栏： C++学习笔记文章标签： c++ 学习笔记

于 2024-09-23 18:02:13 首次发布

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1 内联函数

1.1 为什么要有内联函数

答：还是为了补C语言的坑，补宏的坑

# define N 10

// 实现一个ADD的宏函数
// 错误写法
# define ADD(int x, int y) {return x+y;}
# define ADD(x, y) {return x+y;}
# define ADD(x, y) return x+y;
# define ADD(x, y) x+y;  // 宏不需要分号（最好不要分号）
# define ADD(x, y) x+y
# define ADD(x, y) (x+y);

// 正确写法
# define ADD (x,y) ((x)+(y))

写一个宏函数，可能会犯的错，如此之多。。。

宏的缺点：

容易出错，语法坑很多
不能调试（预处理阶段就被替换了）
没有类型安全的检查

宏的优点：

没有类型的严格限制
针对频繁调用小函数，不需要再建立栈帧，提高了效率

1.2 内联函数的概念

用inline修饰的函数叫做内联函数，编译时C++编译器会在调用内联函数的地方展开，没有函数调用建立栈帧的开销，内联函数提升程序运行的效率。

inline int add(int x, int y)
{
	return x + y;
}

int main()
{
	int ret = add(1, 2);

	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}
// 内联函数等于升级版的函数，不用建立栈帧了

内联函数完美的继承了函数的优点（不容易出错），也避免了宏的缺点。那么，内联函数能不能替代普通函数，将所有的函数前面都加一个inline。

答：不能，如果将一个很大（很长）的函数变成内联函数，会导致程序变大（程序膨胀）

1.3 内联函数的特性

inline是一种以空间换时间的做法，如果编译器将函数当成内联函数处理，在编译阶段，会用函数体替换函数调用，缺陷：可能会使目标文件变大，优势：少了调用开销，提高程序运行效率。
.inline对于编译器而言只是一个建议，不同编译器关于inline实现机制可能不同，一般建议：将函数规模较小(即函数不是很长，具体没有准确的说法，取决于编译器内部实现)、不是递归、且频繁调用的函数采用inline修饰，否则编译器会忽略inline特性。
inline不建议声明和定义分离，分离会导致链接错误。因为inline被展开，就没有函数地址了，链接就会找不到

内联说明只是向编译器发出的一个请求，编译器可以选择忽略这个请求。

一般来说，内联机制用于优化规模较小、流程直接、频繁调用的函数。很多编译器都不支持内联递归函数，函数太长（10行以上就不太可能）也不太可能在调用点内联展开。

2 auto关键字(C++11)

2.1 为什么要有auto关键字

随着程序越来越复杂，程序中用到的类型也越来越复杂，经常体现在

1. 类型难于拼写
2. 含义不明确导致容易出错

auto可以根据右边的值，自动推导左边值的类型

int main()
{
	int a = 0;
	int b = a;      // 赋值
	auto c = a;     // 赋值，c是int类型
	auto d = &a;    // d是int*类型
	auto& e = a;    // &是引用，auto表示int

	// 普通场景没有什么价值，类型很长就有价值，可以简化代码
	// 比如下面的类型：
	std::vector<std::string> v;
	// std::vector<std::string>::iterator it = v.begin();
	auto it = v.begin();

	// 查看类型
	cout << typeid(d).name() << endl;   // int*
	cout << typeid(e).name() << endl;   // int
	cout << typeid(it).name() << endl;
	// it类型就很长

	return 0;
}

一般遍历一个数组，都用以下代码

int main()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
		array[i] *= 2;

	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
		cout << array[i] << " ";
	cout << endl;
	
	return 0;
}

在C++98中如果要遍历一个数组，可以按照以下方式进行：

int main()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
		array[i] *= 2;

	// auto高级用法，（范围for语法）
	// 依次取数组中的数据赋值给e
	// 自动判断结束，自动迭代
	// for (int e : array) 这个也行
	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

思考，下面这段代码输出结果是：2，4，6，8，10。（原因是什么？）

int main()
{
	int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

	for (int i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); ++i)
		array[i] *= 2;
	
	for (auto x : array)
	x *= 2;
		
	for (auto e : array)
	{
		cout << e << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

	// 把array里面的元素依次取出来赋值给x
	// x是形参，形参的改变不影响实参
	// 正确的写法是在auto后面加&（引用）
	for (auto x : array)
	x *= 2;

3 指针空值nullptr(C++11)

在良好的C/C++编程习惯中，声明一个变量时最好给该变量一个合适的初始值，否则可能会出现不可预料的错误，比如未初始化的指针。

NULL实际是一个宏，在传统的C头文件(stddef.h)中，可以看到如下代码：

#ifndef NULL
#ifdef __cplusplus
#define NULL   0
#else
#define NULL   ((void *)0)
#endif
#endif

可以看到，NULL可能被定义为字面常量0，或者被定义为无类型指针(void*)的常量。不论采取何种定义，在使用空值的指针时，都不可避免的会遇到一些麻烦，比如：

void f(int i)
{
	cout << "f(int)" << endl;
}

void f(int* p)
{
	cout << "f(int*)" << endl;
}

int main()
{
	f(0);
	f(NULL);
	// 上面输出结果都是f(int)

	f((int*)NULL);
	f(nullptr);  // 空指针

	return 0;
}